[发明专利]磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备方法

摘要

本发明公开了一种制备磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的新方法：以聚苯乙烯树脂为原料，通过后磺化反应，制得磺化聚苯乙烯，再与经过表面亲水处理的聚烯烃微孔膜进行复合，制得磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜，最后再在含五氧化二磷的甲磺酸溶液中进行交联处理，制得磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜。与相应的未交联膜相比，该磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜具有更高的拉伸强度，显著降低的溶胀率和吸水率，而质子导电率的降低程度相对较小。这种磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜制备工艺简单，成本低廉，综合性能优异，在全钒液流电池和质子交换膜燃料电池上具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、磺化聚苯乙烯的制备：首先，将1，2‑二氯乙烷、乙酸酐和浓硫酸的混合物于0℃下搅拌4‑5小时，制得乙酰硫酸；其次，将制备得到的乙酰硫酸缓慢滴加到聚苯乙烯树脂的1，2‑二氯乙烷溶液中进行反应；最后，将反应后的混合物倒入到有机烃类溶剂中，产生的固体产物用有机烃类溶剂多次洗涤，烘干后制得磺化聚苯乙烯；步骤二、聚烯烃微孔膜的表面亲水处理：首先，室温下将聚烯烃微孔膜浸泡在无水乙醇中，30分钟后，取出，烘干，以除去其表面的有机杂质；其次，将经过乙醇预处理的聚烯烃微孔膜平铺在清洁、平整的基板上，向所述乙醇预处理的聚烯烃微孔膜表面滴加乙醇溶液，使所述乙醇溶液均匀覆盖所述乙醇预处理的聚烯烃微孔膜表面，室温下30分钟后，于50℃下烘干；重复操作3次，制得表面亲水的聚烯烃微孔膜；步骤三、磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜的制备：首先，将经过表面亲水处理的聚烯烃微孔膜固定在金属支架上，然后将所述金属支架平放在清洁、平整的基板上；其次，向所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜的表面滴加磺化聚苯乙烯乙醇溶液，使所述磺化聚苯乙烯乙醇溶液完全覆盖所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜，室温放置1小时，然后于40℃烘干；再次，重复操作1‑3次，使所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜的微孔中全部充满所述磺化聚苯乙烯；最后，将所述表面亲水处理的聚烯烃微孔膜在50℃下烘干，制得磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜；步骤四、磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜的制备：将步骤三得到的磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜复合膜浸泡在甲磺酸溶液中，浸泡时间为2‑30分钟；然后将浸泡后的膜取出，用去离子水洗至中性，烘干，制得磺化聚苯乙烯/聚烯烃微孔膜交联复合膜。